2022~2023年国内钻井液处理剂研究进展

近两年(2022~2023年)我国在钻井液处理剂方面,针对钻井液技术发展和安全高效钻井对钻井液的要求,尤其是针对钻井施工中存在的摩阻大、井壁不稳定和钻井液高温下长期老化稳定性不足等问题,在抗高温降滤失剂、封堵剂、抑制防塌剂、润滑剂以及降黏剂、增黏提切剂、絮凝包被剂等方面投入了更多的精力开展研究,并取得了一些可喜的进展。就研究情况看,以降滤失剂、封堵剂、抑制防塌剂、润滑剂等研究较多,并更加关注封堵剂和润滑剂,而其他处理剂研究相对较少。而且多数处理剂的研究对现场存在问题的针对性不够强,深度和覆盖面还不够,创新性不足,由于缺乏经济性和可行性的考虑,致使用于现场的处理剂较少。今后处理剂的研究要在现场需求分析的基础上,围绕绿色、低成本钻井液发展及抗温抗盐的目标,利用价廉易得的天然材料,开发基于生物质资源的低成本处理剂。用支化或星形、树枝状或树形结构的聚合物材料替代传统处理剂,并在分子设计上突破传统结构,提高处理剂研究的针对性、适用性和效率,重视处理剂生产工艺及经济性研究,使成果更具向现场转化的基础。

加重剂对高密度白油基钻井液性能的影响

随着环保形势的日趋严峻,低毒性白油基钻井液在非常规油气藏钻井中逐渐得到广泛应用,而不同加重剂对白油基钻井液性能影响的系统研究较少。为此,本文在分析普通重晶石、微锰矿粉和毫微粉体3种加重剂粒径和形态的基础上,对比了3种加重剂单独加重以及微锰矿粉和普通重晶石复配加重形成的超高密度白油基钻井液的性能。结果表明:加重剂微观形态和粒径是钻井液性能差异的关键因素。当钻井液密度大于2.1g/cm^(3)时,微粉加重剂配制的高密度白油基钻井液流变性、润滑性和沉降稳定性优于普通重晶石,但中压失水量略高。按质量比1∶1将微锰矿粉与普通重晶石复配加重后,滤失量由6.0mL下降至3.6mL,弥补了微锰矿粉单一加重高密度白油基钻井液失水大的缺陷。重晶石和微粉加重剂复配加重是未来高密度油基钻井液、超高密度钻井液的发展方向。

高性能水基钻井液在庆85-平1井的应用

中原工区庆祖集泥岩含量高,井壁易失稳;邻井注水井多,钻井过程中井漏、出水频发,完井电测遇阻、遇卡;二开制长裸眼水平井,井眼清洁难度大,定向难度大,采用井壁稳定和润滑防卡强的高性能水基钻井液有利于解决以上难题。现场应用结果表明:1)该钻井液对沙二段、沙三段泥岩井壁稳定周期较长;2)润滑性好,定向正常,起下钻摩阻低。

国内钻井液技术现状与发展建议

近年来,通过持续研究和现场实践,国内钻井液技术取得了新的进展。为系统了解国内钻井液技术研究与应用情况,促进钻井液体系完善与性能提高,综述了国内近期的强抑制性聚合醇钻井液、胺基抑制钻井液、有机盐钻井液和超高温钻井液、微泡钻井液、强封堵钻井液、环保钻井液和无土/固相水基钻井液等水基钻井液体系,全油基钻井液、油包水乳化钻井液和无土相油基钻井液等油基钻井液体系,以及烃类合成基钻井液、生物质合成基钻井液等合成基钻井液体系的研究与应用情况,指出了钻井液研究与现场应用中存在的问题,分析了问题产生的原因,并从现场需要和钻井液研究、应用与规范出发提出了钻井液技术发展建议,对国内钻井液技术的开发与应用具有一定的参考借鉴价值。

抗高温高密度生物质钻井液体系研究及应用

为了提高抗高温高密度钻井液体系的高温稳定性及环保性能,以自主研发的生物质合成树脂降滤失剂、抑制剂和润滑剂为核心处理剂,对处理剂加量进行优化,构建了抗高温高密度生物质钻井液体系。性能评价结果表明:该体系抗温可达200℃,抗1.0%CaCl_(2)污染,岩屑滚动回收率达94.3%,润滑系数≤0.128,生物毒性EC50为89230 mg/L。现场应用表明,抗高温高密度生物质钻井液具有较好的抗污染能力,在密度达2.55 kg/L、井底温度达140℃的情况下其仍具有很好的流变稳定性能。抗高温高密度生物质钻井液促进了生物质资源在钻井液领域的利用,解决了高密度水基钻井液抗温性与环保性相矛盾的问题,具有较好的现场推广应用价值。

塔河油田一井多靶可酸溶堵漏技术

塔河油田碳酸盐岩油藏欠发育区储层缝洞规模小,单井难以实现经济开发,通过采用“一井多靶”钻井穿过多个缝洞储集体,可有效提高单井产能,而钻遇的复杂缝洞漏失问题制约了钻井工程提速提效。针对碳酸盐岩储层堵漏技术难点,分析储层漏失特征及堵漏需求,研制了一种可酸溶凝胶颗粒,酸溶率大于86%,膨胀倍数为3~5倍,膨胀后具有良好的韧性和变形性。基于凝胶颗粒堵漏机理,采用正交实验方法,形成了与可酸溶凝胶颗粒协同复配可酸溶的矿物柔性纤维、片状等材料的可酸溶凝胶复合堵漏剂,抗温150℃,酸溶率大于85%,适应0.1~3.0 mm裂缝和4~10目的孔隙,正向承压强度大于9 MPa,反向承压强度大于5 MPa,现场应用效果表明,该堵漏技术可解决碳酸盐岩储层复杂的缝洞漏失问题,应用前景广。

抗高温超支化乳液聚合物的中试生产及应用

随着国家“深地”战略行动的开展,石油钻探朝着深层、超深层发展,研究高性能处理剂和提高现有处理剂的综合效果(抗温抗盐、高温稳定性、剪切稳定性等),对于推动处理剂技术进步、满足高温高压钻井需求具有重要作用。中石化中原石油工程有限公司采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方式,突破聚合物受线性结构的限制,合成钻井液用抗高温超支化乳液聚合物,并实现工业化生产。结果表明:相同化学组分的超支化乳液聚合物相对于线性聚合物黏度效应低,抗温、抗盐能力大幅度提升,现场应用300余井次,表现出良好的抗温、抗盐、抗剪切能力,且加量低、维护周期长,有效解决了深井超高温高密度钻井液悬浮稳定性、盐钙及碳酸根污染等技术难题。

水基钻井液用降粘剂的研究进展

深井钻探时由于井下深层温度较高,导致钻井液粘度增大,流变性能下降,降粘剂可以使粘土粒子分散或阻止其网络结构,以降低液粘度,改善液自身的流变性能。通过对国内外有关资料的分析,对近年来我国钻井液降粘剂的发展状况进行总结,并将降粘剂分为二大类:合成聚合型和改性天然材料型。针对当前的问题,提出今后应该从分子水平上研究低成本、环境友好的、适合于高温、高盐度、高密度的钻井液的降粘剂,并重视对工业废弃物的资源化,并积极地将其与油田应用有机地结合起来,加速研究结果转化。目前对聚合物类降粘剂的研究最多,也是发展最快的一种降粘剂。

基于星型单体与RAFT相结合的超支化聚合物的合成与评价

为改变线性聚合物分子链长,高温下易剪切断链,抗温抗盐能力不足等缺点,在单体及组成一定的情况,通过改变聚合物的分子构象,采用可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)法,基于星型单体与RAFT相结合制备得到黏度效应低、抗温抗盐能力强的超支化聚合物EHBPS-P。性能评价结果表明,EHBPS-P抗温可达220℃,加入超支化聚合物的基浆在220℃老化后黏度降低率为66.7%(同组分线性聚合物黏度降低率达90.98%),淡水、盐水、复合盐水基浆中加量为1.0%(质量分数)时,可使钻井液的滤失量控制在10.0 mL以内,优于线性聚合物,有较好持续抗温性和长效的作用周期。

环保型抗高温生物质合成树脂降滤失剂的研制及其在元坝地区的应用

针对元坝地区海相碳酸盐岩地层井下常遭遇酸根及硫化氢污染,造成钻井液黏度和滤失量上升、抗温性下降,流型难以控制,给现场维护带来极大挑战。提出采用生物-化学的方法对木质素进行改性,研制出一种团状多支结构的环保型生物质合成树脂降滤失剂LDR。性能评价结果显示,该产品抗温达200℃,抗盐25%,抗钙3000 mg/L,表现出较强的耐温抗盐的性能,并以此为核心抗高温材料,通过引入钾、钙、钠等离子,构建出抗高温复合盐水钻井液体系。在元坝地区现场应用2口井,现场应用表明,在元坝X-701井钻井液最高密度为2.34 g/cm^(3),电测显示温度为157℃,酸根含量达21157 mg/L,该体系依然具有良好的流变性,抗污染能力强,两趟电测均一次顺利到底,连续静止7 d返出钻井液黏度48 s,仅用28.88 d完成了侧钻任务。该体系的成功应用,标志着生物质资源在高温高密度钻井液中取得新的突破,满足了高温小井眼对钻井液的需求,对元坝地区深井、超深井具有较好的指导借鉴意义。